Summary

Isolasjon, kultur og differensiering av benmarg Stromal celler og Osteoclast Progenitors fra mus

Published: January 06, 2018
doi:

Summary

I denne artikkelen presenterer vi metoder å isolere og skille benmarg stromal celler og blodkreft stamceller fra musen lange ben. To forskjellige protokoller presenteres gir ulike celle populasjoner egnet for ekspansjon og differensiering inn osteoblasts, adipocytter og osteoklast.

Abstract

Benmarg stromal celler (BMSCs) utgjør en celle befolkningen rutinemessig brukes som en representasjon av mesenchymal stamceller i vitro. De bor i benmargen hulrom sammen med blodkreft stamceller (HSCs), som kan gi opphav til røde blod celler og immun progenitors osteoklast. Dermed utdrag av celle populasjoner fra benmargen resultatene i en svært heterogen blanding av ulike celle populasjoner, som kan presentere utfordringer i eksperimentell design og forvirre data tolkning. Flere isolasjon og kultur teknikker er utviklet i laboratorier for å få mer eller mindre homogen bestander av BMSCs og HSCs invitro. Her presenterer vi to metoder for isolering av BMSCs og HSCs fra musen lange ben: en metode som gir en blandet befolkning av BMSCs og HSCs og en metode som forsøker å skille to celle populasjoner basert på overholdelse. Begge metodene gir cellene egnet for osteogenic og adipogenic differensiering eksperimenter så vel som funksjonell analyser.

Introduction

Primære murine BMSCs brukes ofte som en i vitro modell av mesenchymal stamceller siden sin oppdagelse i tidlig 1980-tallet1. Faktisk opprettholde kulturer av plast-tilhenger celler tømmes fra benmargen hulrommet av lange ben kapasitet til å differensieres til osteoblasts, osteoklast, chondrocytes eller adipocytter i mange studier2,3, 4 , 5. benmargen er imidlertid en unik vev består av mange ulike celle populasjoner inkludert, men ikke begrenset til, BMSCs, HSCs, endothelial, og immunsystemet cellene. Dermed kan isolasjon og kultur teknikker gi celle populasjoner med forskjellige homogenitet. Bruk av teknikker for å teste differensiering potensielle fra celler kan være utfordrende. For eksempel når du sammenligner cellene fra mus med ulike genotyper, starter med en mikset-celle befolkningen begrenser tolkningen av dataene. Derimot å oppnå homogene bestander av BMSCs og HSCs kan være teknisk vanskelig og ikke som representant for en ex vivo -modell.

I vårt laboratorium er vi primært interessert i bruken av BMSCs på grunn av deres potensial til differensieres i osteoblasts, osteoklast og adipocytter. Her presenterer vi teknikker for BMSCs og HSCs isolasjon og kultur brukes til å vurdere osteoblastogenesis eller adipogenesis i vitroog kulturer av HSCs til å skille ut osteoklast. En metode bruker en blandet befolkning beinmargen celleområde (BMCs) som inneholder BMSCs og HSCs egnet for adipogenesis, osteoblastogenesis og osteoclastogenesis (kalt Total BMCs). Denne metoden er en nærmere ex vivo representasjon av heterogenitet som er funnet blant cellene i benmargen microenvironment. En annen metoden skiller tilhenger fra ikke-tilhenger celler å kultur “renere” bestander av BMSCs og HSCs (kalt tilhenger BMSCs). Den senere tillater cellekultur eksperimenter for å starte med et mer nøyaktig antall BMSCs eller HSCs og reduserer muligheten av komplekse indirekte effekter av andre celle populasjoner som forblir i kulturen. Begge metodene har vært tidligere publisert og brukes til å håndtere forskjellige forskning spørsmål6,7,8,9.

Protocol

Alle eksperimentelle prosedyrer ble godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk komiteen ved Maine Medical Center Research Institute. 1. samling rør forberedelse Gjøre BMSC kultur media ved å supplere Minimum viktig Medium î± (MEM α) med 10% fosterets Bovine Serum og 1% av Penicillin/Streptomycin. Plass 100 µL BMSC kultur medier i 1,5 mL microcentrifuge rør. 3 ben passer vanligvis i ett enkelt rør så forberede tilsvarende. Skjær endene av 200 µL pi…

Representative Results

Oversikt av cellekulturerTo kultur teknikker kan vurdering av differensiering på en blandet befolkning av BMCs består av BMSCs og HSCs (Total BMCs, figur 1A) eller en befolkning på BMSCs delt fra HSCs (tilhenger BMSCs, figur 1B). 48 hr etter cellene fra margen er isolert og belagt (figur 1 c), de raskt knytte til bunnen av plast kultur plate og tendens til å danne en monolaye…

Discussion

I denne artikkelen presenteres to metoder av kulturen i BMSCs med sine fordeler og begrensninger. Isolere celler fra benmargen er en relativt enkel prosess. Imidlertid kan skaffe en celle befolkningen representant av mesenchymal stamceller eller osteoclastic progenitors være utfordrende på grunn av ulike mobilnettet miljø av benmarg hulrom.

Dyrking helheten av benmarg innholdet gir en forhåndsvisning av den i vivo microenvironment. Likevel, isolere celler fra ulike grupper av mus …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbeidet ble støttet av National Institutes of Health (R01 AR061164-01A1).

Materials

200μL pipet tips  Rainin 17014401
1.5mL centrifuge tubes USA Scientific 1615-5500
15mL conical tube  VWR 89039-668
50mL conical tube VWR 89039-660
Phosphate Buffered Saline (PBS)  Sigma-Aldrich 21-040-CM
Ethanol Fisher Science 04-355-451
Dissection tools
70μm filters BD Falcon 352350
0.25% trypsin Gibco 25200
Kimwipe VWR 82003-820
Paraformaldehyde (PFA) Electron Microscopy Science 15710
Alkaline Phosphatase kit Sigma-Aldrich 86R
Silver Nitrate Sigma-Aldrich S6506
Sodium Thiosulfate Sigma-Aldrich S7026
Oil Red O Sigma-Aldrich O0625
Isopropanol Sigma-Aldrich 190764
10% Neutral Buffered Formalin Sigma-Aldrich F5554-4L
Whatman filter Grade 1 Sigma-Aldrich Z274852
Tartrate-Resistant Acid Phosphatase kit Sigma-Aldrich 387A
Glutaraldehyde Electron 16220
MEMα Gibco 12571
Fetal Bovine Serum VWR 97068-085
Penicillin/Streptomycin Invitrogen 15140-122
β-glycerol phosphate Sigma-Aldrich G9891
Ascorbic acid Sigma-Aldrich A4544
DMEM High Glucose  Sigma-Aldrich D5796
Rosiglitazone Cayman Chemical 717410
Insulin Sigma-Aldrich I6634
IBMX Sigma-Aldrich I5879
Dexamethasone Sigma-Aldrich D4902
RANKL Peprotech 310-01
mCSF Peprotech 315-02
Axio Observer inverter microscope Zeiss

Referências

  1. Friedenstein, A. J., Latzinik, N. W., Grosheva, A. G., Gorskaya, U. F. Marrow microenvironment transfer by heterotopic transplantation of freshly isolated and cultured cells in porous sponges. Exp Hematol. 10 (2), 217-227 (1982).
  2. Chen, T. L. Inhibition of growth and differentiation of osteoprogenitors in mouse bone marrow stromal cell cultures by increased donor age and glucocorticoid treatment. Bone. 35 (1), 83-95 (2004).
  3. Kokabu, S., et al. BMP3 suppresses osteoblast differentiation of bone marrow stromal cells via interaction with Acvr2b. Mol Endocrinol. 26 (1), 87-94 (2012).
  4. Ghali, O., et al. Dexamethasone in osteogenic medium strongly induces adipocyte differentiation of mouse bone marrow stromal cells and increases osteoblast differentiation. BMC Cell Biol. 16, 9 (2015).
  5. Kretlow, J. D., et al. Donor age and cell passage affects differentiation potential of murine bone marrow-derived stem cells. BMC Cell Biol. 9, 60 (2008).
  6. DeMambro, V. E., et al. Igfbp2 Deletion in Ovariectomized Mice Enhances Energy Expenditure but Accelerates Bone Loss. Endocrinology. 156 (11), 4129-4140 (2015).
  7. Maridas, D. E., et al. IGFBP-4 regulates adult skeletal growth in a sex-specific manner. J Endocrinol. 233 (1), 131-144 (2017).
  8. Nadri, S., et al. An efficient method for isolation of murine bone marrow mesenchymal stem cells. Int J Dev Biol. 51 (8), 723-729 (2007).
  9. Sreejit, P., Dilip, K. B., Verma, R. S. Generation of mesenchymal stem cell lines from murine bone marrow. Cell Tissue Res. 350 (1), 55-68 (2012).
  10. Abdallah, B. M., et al. CD34 defines an osteoprogenitor cell population in mouse bone marrow stromal cells. Stem Cell Res. 15 (3), 449-458 (2015).
  11. Akiyama, K., et al. Characterization of bone marrow derived mesenchymal stem cells in suspension. Stem Cell Res Ther. 3 (5), 40 (2012).
  12. Lin, C. S., Ning, H., Lin, G., Lue, T. F. Is CD34 truly a negative marker for mesenchymal stromal cells?. Cytotherapy. 14 (10), 1159-1163 (2012).
check_url/pt/56750?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Maridas, D. E., Rendina-Ruedy, E., Le, P. T., Rosen, C. J. Isolation, Culture, and Differentiation of Bone Marrow Stromal Cells and Osteoclast Progenitors from Mice. J. Vis. Exp. (131), e56750, doi:10.3791/56750 (2018).

View Video